Hoe fantoomvoeding aan te sluiten. Fantoomkracht. Professionele microfoons aansluiten op computers

Degenen die geen zogenaamde elektreten zijn, hebben een externe stroombron nodig. Volgens verschillende normen varieert de spanning die nodig is om het potentiaalverschil tussen de condensatorplaten te leveren en om de voorversterker die rechtstreeks in het microfoonlichaam is ingebouwd van stroom te voorzien, van +12 tot +48 volt. De microfoonelektronica bepaalt onafhankelijk de benodigde spanning voor elk afzonderlijk model, zodat de gebruiker niet hoeft na te denken over hoeveel volt precies nodig is voor het ene model en hoeveel voor het andere model.

Fantoomvoeding heeft zijn naam gekregen omdat het, samen met het audiosignaal dat door de kabel van de microfoon naar het volgende apparaat in één richting, langs de kabel, gaat, absoluut onzichtbaar is voor de gebruiker, d.w.z. net als een fantoom, in de andere richting, van de apparatuur die fantoomvoeding kan leveren, passeert de spanning die nodig is om de microfoon van stroom te voorzien. Bijna alle moderne audio-interfaces en recorders hebben de mogelijkheid om fantoomvoeding in te schakelen. Of het nu afzonderlijk is voor elk kanaal of voor een groep kanalen.

Als u dit artikel informatief en wellicht interessant vindt voor uw vrienden of collega's, dan zou de auteur het op prijs stellen als u het met hen deelt of aanbeveelt. Ik ben ook blij met uw opmerkingen of gedachten over het onderwerp.

Als u het volgende artikel niet wilt missen, een overzicht van nieuwe apparatuur en ander nieuws van de portal Jouw geluidspad en daar tijdig van op de hoogte wilt worden gesteld, raad ik aan om u via het onderstaande formulier te abonneren op de mailinglijst.

Velen die audioapparatuur ontwerpen (in het bijzonder voorversterkers) hadden waarschijnlijk een of andere vorm nodig fantoomvoeding. Naast het gebruik van zo'n blok als onderdeel van het ontwerp(bijvoorbeeld een voeding voor een mengpaneel), minder vaak is dit apparaat nodig en als zelfstandig ontwerp. Zo vroegen muzikanten die condensatormicrofoons gebruiken mij om zo'n toestel te maken, en zelfs met een passende adapter om de microfoon aan te sluiten op een actieve luidspreker of mixer zonder ingebouwde fantoomvoeding.
Over het algemeen kan het ontwerp niet eenvoudiger zijn. Ja, je hebt een goede stabilisatie en goede ruisfiltering nodig, waar lineaire stabilisatoren zoals de LM317 over het algemeen goed mee overweg kunnen. Het enige en belangrijkste probleem is waar voldoende wisselspanning te krijgen (minimaal 32V)? Het lijkt erop dat transformatoren van meer dan 24 V niet schaars zijn, maar ze zijn iets heel specifieks dat niet altijd bij de hand is.
Dit is waar het te hulp komt spanningsvermenigvuldiger over condensatoren en diodes. Het plan is al lang bekend en zeer wijdverspreid; bijna iedereen heeft er waarschijnlijk van gehoord. En wie heeft het niet gehoord: Google schiet te hulp :)
Ik zal niet afzonderlijk op de vermenigvuldiger ingaan. Ik zal slechts één kenmerk verduidelijken: diodevermenigvuldiger ongepast gebruik op hoge stromen ladingen. Maar aangezien standaard fantoomstroomverbruikers een ultralaag stroomverbruik hebben, is deze oplossing gewoonweg ideaal voor hen.

Laten we ons concentreren op een vermenigvuldiger van 4. Het vinden van een 12-15 volt transformator is inderdaad heel eenvoudig. Er is nog een reden om een vermenigvuldiger met 4 te kiezen: dit is de aanwezigheid van een gemeenschappelijk punt voor de invoer en uitvoer, wat precies een minpunt is. En dit is ook een serieus voordeel. Vermenigvuldigers die zijn gebouwd volgens andere mogelijke circuits (ook met andere vermenigvuldigers) moeten dus van stroom worden voorzien van een afzonderlijke wikkeling of transformator, zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding optie ik. Dit komt door het feit dat bij een gemeenschappelijk circuitontwerp de negatieve uitgang van de omzetter is verbonden met het nulpunt van de gemeenschappelijke voeding (totale aarde), en de ingang en uitgang van de vermenigvuldiger op dit gemeenschappelijke punt combineert, of - zelfs meer nog: het verbinden ervan via een andere wikkeling zal leiden tot falen (uitval van diodes).
Deze vermenigvuldiger kan worden aangesloten volgens onderstaand schema optie II, wat betekent - vereenvoudig het ontwerp aanzienlijk en bespaar op de transformator.

Laten we dus naar het onderstaande diagram kijken. Alles eraan is meer dan eenvoudig. De hierboven genoemde vermenigvuldiger, gemeenschappelijke nul, stabilisator LM317, aangesloten volgens het standaardcircuit. Zenerdiode VD2 is toegevoegd om de chip tegen te beschermen maximaal toelaatbare spanningsval tussen input en output (volgens documentatie - 35V). Een dergelijk verschil kan inderdaad van korte duur zijn - op het moment dat condensator C7 wordt opgeladen of als de waarde van R5 te verkeerd is ingesteld (de tweede is onwaarschijnlijk). Op dit moment shunt de zenerdiode de microschakeling, waardoor deze tegen storingen wordt beschermd. De sperspanning van de zenerdiode mag niet meer zijn dan 35V, maar tegelijkertijd niet te klein, zodat er voldoende bereik overblijft voor aanpassing en stabilisatie. Speciaal voor gevallen waarin de transformator meer dan 12V produceert. Vervolgens kunt u met R5 de gewenste waarde van de uitgangsspanning van de stabilisator (in ons geval 48V) instellen. Overigens zou ik niet aanraden om een wisselspanning van meer dan 20V te leveren.

Laten we het wat gedetailleerder bekijken. C1 - C4 en VD1-VD4 vormen in dit geval een spanningsvermenigvuldiger met 4. Daarna hebben we dubbele filtering aangebracht om de achtergrond te verminderen.
Eerst komt er in wezen een tweede-orde filter op R1C5 en R2C6, en vervolgens een actieve filter/stabilisator op LM317. En na de microschakeling - noodzakelijkerwijs - condensator C7, die zelfexcitatie van het circuit voorkomt. Bij vroege aanpassingen van het circuit zonder deze condensator verscheen er vaak sterke voedingruis die onmiddellijk verdween als een condensator op de uitgang werd aangesloten of als de belasting capacitief van aard was.
Trimmerweerstand R5 stelt de uitgangsspanning in. Aanbevelingen voor het instellen ervan vindt u aan het einde van het artikel. R3, R4 en R5 raden wij aan krachtige exemplaren te gebruiken (0,25W, 0,5W), omdat in sommige gevallen worden ze heet.
Wij raden ook aan om op VD6 te letten. Als het circuit wordt gevoed door een afzonderlijke transformator (of een afzonderlijke wikkeling), is dit niet nodig en kan deze worden vervangen door een jumper. Als het circuit echter wordt gevoed vanuit een van de wikkelingen van een transformator van een bipolaire stroombron, of als een andere stabilisator wordt gevoed vanuit dezelfde wikkeling, is een diode nodig om te beschermen tegen kortsluiting van de diode in het circuit van een andere gelijkrichter aangesloten op dezelfde wikkeling bij het aansluiten van de signaalaarde. Waarom deze kortsluiting kan optreden, wat kan leiden tot het falen van de gelijkrichter, en hoe een diode dit probleem oplost, wordt weergegeven in het onderstaande diagram.

En hier is een aangepast circuit om de voeding als een afzonderlijk apparaat te gebruiken. Er is een standaard een apparaat aansluiten dat fantoomvoeding vereist. Het wordt via begrenzingsweerstanden R6 en R7 aan de signaalcontacten van het apparaat geleverd (voor standaard condensatormicrofoons bij een XLR-connector zijn dit pin 2 en 3, 1 is gemeenschappelijk), en wordt het signaal via koppelcondensatoren C8 en C9 rechtstreeks naar het ontvangstapparaat gevoerd ( mixer, versterker, geluidskaart).

Ook voor u klaar - ontwikkeld en getest PCB. De lay-out staat hierboven, hieronder vind je een link naar het bestand in Sprint Layout en Gerber-formaat als je de borden zelf wilt maken. Dat kan ook Bestel bij ons een kant-en-klare fabrieksprintplaat en zelfs een geassembleerd apparaat . Neem hiervoor contact met ons op via het contactformulier!

Aandacht! Aanvullende informatie over deze regeling voor gebruikersvragen!

Velen die dit apparaat hebben geassembleerd met behulp van een circuit met 4 vermenigvuldigers klagen over de achtergrondvoeding.
Daarom acht ik het noodzakelijk om aandacht te besteden aan het volgende: diagram nodig pas de schakeling met afregelweerstand R4 zo aan dat de achtergrond minimaal is en de spanning maximaal!

Een lineaire stabilisator werkt als een filter als de spanningsval erover evenredig is met de rimpelamplitude. Ik heb bewust niet de exacte waarde gespecificeerd van de deelweerstanden die de uitgangsspanning selecteren, zodat de schakeling aangepast kon worden aan verschillende transformatoren (van 10V tot 16V). Een condensatormicrofoon is niet zo belangrijk voor de voeding dat hij precies 48V moet bereiken. Als de door u gekozen transformator niet voldoende spanning produceert voor de normale werking van het circuit, is een uitgangsspanning van minimaal 37 V acceptabel.

Er is slechts één type microfoonaansluiting: fantoomvoeding. De specificatie voor fantoomvoeding wordt gegeven in DIN45596. Aanvankelijk was de voeding gestandaardiseerd op 48 volt (P48) via weerstanden van 6,8 kOhm. De betekenis van de denominaties is niet zo kritisch als hun consistentie. Voor een goede signaalkwaliteit moet deze binnen 0,4% liggen. Momenteel is fantoomvoeding gestandaardiseerd op 24 (P24) en 12 (P12) volt, maar deze wordt veel minder vaak gebruikt dan 48 volt. Systemen die lagere voedingsspanningen gebruiken, gebruiken weerstanden met een lagere waarde. De meeste condensatormicrofoons kunnen werken met een breed scala aan fantoomvoedingsspanningen. Voeding 48 volt (+10%...-20%) wordt standaard ondersteund door alle fabrikanten van mengpanelen. Er bestaat apparatuur die fantoomvoeding met een lagere spanning gebruikt. Meestal is deze spanning 15 volt via een weerstand van 680 ohm (vergelijkbaar wordt bijvoorbeeld gebruikt in draagbare geluidssystemen). Sommige draadloze systemen kunnen zelfs lagere voedingsspanningen gebruiken, van 5 tot 9 volt.

Fantoomvoeding is nu de meest gebruikelijke methode om microfoons van stroom te voorzien vanwege de veiligheid ervan bij het aansluiten van een dynamische microfoon of lintmicrofoon op een ingang waarop fantoomvoeding is ingeschakeld. Het enige gevaar is dat als de microfoonkabel wordt kortgesloten of als u een ouder microfoonontwerp gebruikt (met een geaarde aansluiting), er stroom door de spoel gaat stromen, waardoor de capsule wordt beschadigd. Dit is een goede reden om kabels regelmatig te controleren op kortsluiting, en microfoons op de aanwezigheid van een geaarde aansluiting (om deze niet per ongeluk op een stroomvoerende ingang aan te sluiten).

De naam "fantoomvoeding" komt uit de telecommunicatiesector, waar een fantoomlijn de overdracht van een telegraafsignaal via aarde vertegenwoordigt, terwijl spraak via een gebalanceerd paar wordt verzonden.

6.1 Fantoomvoedingstypes P48, P24 en P12

Er bestaat vaak verwarring over de verschillende, maar feitelijk vergelijkbare soorten fantoomvoeding. DIN 45596 specificeert dat fantoomvoeding kan worden bereikt op een van de drie standaardspanningen: 12, 24 en 48 volt. Vaker wel dan niet, kan de manier waarop de microfoon wordt gevoed variëren, afhankelijk van de geleverde spanning. Er is meestal geen indicatie dat de microfoon stroom krijgt, maar een spanning van 48 volt zal zeker werken.

Het creëren van een schone en stabiele 48 volt-spanning is moeilijk en duur, vooral als er alleen 9 volt Krona-batterijen beschikbaar zijn. Mede hierdoor kunnen de meeste moderne microfoons werken met spanningen variërend van 9-54 volt.

6.2 Fantoomvoeding voor electretmicrofoons

Het onderstaande diagram (Fig. 19) is de eenvoudigste manier om een electret-microfooncapsule aan te sluiten op de gebalanceerde ingang van een mengpaneel met 48 volt fantoomvoeding.
Houd er rekening mee dat dit slechts de eenvoudigste manier is om een electret-microfoon aan de afstandsbediening te ‘spandoriseren’. Dit schema werkt, maar heeft zijn nadelen, zoals een hoge gevoeligheid voor fantoomvoedingsruis, een ongebalanceerde verbinding (storingsgevoelig) en een hoge uitgangsimpedantie (lange kabels kunnen niet worden gebruikt). Dit circuit kan worden gebruikt om de capsule van een electretmicrofoon te testen wanneer deze met een korte kabel op een mengpaneel is aangesloten. Ook is bij gebruik van dit circuit het geluid van voorbijgaande processen (bijvoorbeeld bij het in- of uitschakelen van fantoomvoeding, bij het aansluiten op een mengpaneel en het loskoppelen ervan) op een zeer hoog niveau. Een ander nadeel van deze schakeling is dat deze de fantoomvoedingsschakeling niet symmetrisch belast. Dit kan de prestaties van sommige mengpanelen beïnvloeden, vooral oudere modellen (bij sommige mengpanelen kan de ingangstransformator kortsluiten en doorbranden, in dit geval zijn pin 1 en 3 kortgesloten via een weerstand van 47 Ohm).

In de praktijk werkt dit circuit bij gebruik met moderne mengpanelen, maar het wordt niet aanbevolen voor daadwerkelijke opnames of andere toepassingen. Het is veel beter om een gebalanceerd circuit te gebruiken; het is veel ingewikkelder, maar veel beter.

6.3 Symmetrisch aansluitschema voor een electretmicrofoon

De uitgang van dit circuit (Fig. 20) is symmetrisch en heeft een uitgangsimpedantie van 2 kOhm, waardoor het mogelijk is om het te gebruiken met een microfoonkabel van enkele meters lang.
De 10uF-condensatoren die aan de uitgang van de Hot- en Cold-pinnen zijn opgenomen, moeten filmcondensatoren van hoge kwaliteit zijn. Hun vermogen kan worden verlaagd tot 2,2 µF als de ingangsimpedantie van de voorversterker 10 kOhm of meer bedraagt. Als u om de een of andere reden elektrolyten gebruikt in plaats van filmcondensatoren, moet u condensatoren kiezen die zijn ontworpen voor spanningen groter dan 50 V. Bovendien moeten ze parallel 100 nF filmcondensatoren bevatten. Condensatoren die parallel aan de zenerdiode zijn aangesloten, moeten van tantaal zijn, maar indien gewenst kunnen 10nF-filmcondensatoren in combinatie daarmee worden gebruikt

De aangesloten kabel moet tweeaderig afgeschermd zijn. Het scherm is aan de zenerdiode gesoldeerd en niet aan de capsule. De pinout is standaard voor een XLR-connector.

6.4 Verbeterde electret-microfoonaansluiting op fantoomvoeding

Dit circuit (Fig. 21) biedt een lagere uitgangsweerstand dan het hierboven besproken circuit (Fig. 20):
BC479 kan worden gebruikt als bipolaire PNP-transistors. Idealiter zouden ze zo goed mogelijk op elkaar moeten worden afgestemd om ruis te minimaliseren en consistentie te verkrijgen. Houd er rekening mee dat de spanning tussen collector en emitter 36V kan bereiken. 1 µF-condensatoren moeten filmcondensatoren van hoge kwaliteit zijn. Het circuit kan worden verbeterd door condensatoren van 22 pF parallel aan de weerstanden van 100 kΩ toe te voegen. Om eigenruis te minimaliseren, moeten weerstanden van 2,2 kΩ zorgvuldig worden geselecteerd.
Bron: PZM Modifications-webpagina door Christopher Hicks.

6.5 Externe fantoomvoeding

Dit is een diagram (Fig. 22) van een externe fantoomvoeding die wordt gebruikt bij mengpanelen die geen fantoomvoeding hebben:
De +48V-voeding is geaard op signaalaarde (pin 1). De +48V-spanning kan worden verkregen met behulp van een transformator en gelijkrichter, met behulp van batterijen (5 stuks van elk 9V, een totaal van 45V, wat voldoende zou moeten zijn), of met behulp van een DC/DC-omzetter die wordt gevoed door een batterij.

Tussen de signaaldraden en de aarde moeten twee zenerdiodes van 12V met de ruggen tegen elkaar worden aangesloten om te voorkomen dat er een 48V-puls via de condensatoren naar de ingang van het mengpaneel gaat. Weerstanden met een nominale waarde van 6,8 kOhm moeten met hoge nauwkeurigheid (1%) worden gebruikt om het geluidsniveau te verminderen.

6.6 Ontvangstspanning +48V voor fantoomvoeding

Bij mengtafels wordt de fantoomvoedingsspanning meestal verkregen met behulp van een aparte transformator of DC/DC-converter. Een voorbeeldcircuit dat gebruik maakt van een DC/DC-converter is te vinden op http://www.epanorama.net/counter.php?url=http://www.paia.com/phantsch.gif (circuit van één microfoonvoorversterker van PAiA Elektronica).

Als u een batterij gebruikt, vindt u het misschien handig om te weten dat veel microfoons die fantoomvoeding nodig hebben, prima werken met spanningen van minder dan 48V. Probeer 9V en verhoog het vervolgens totdat de microfoon begint te werken. Het is veel eenvoudiger dan het gebruik van een DC/DC-converter. Houd er echter rekening mee dat het geluid van een microfoon die wordt gevoed door een lagere spanning heel anders kan zijn, en hiermee moet rekening worden gehouden. Vijf 9V-batterijen leveren 45V-stroom, wat voldoende zou moeten zijn voor elke microfoon.

Als u batterijen gebruikt, sluit deze dan kort met een condensator om de ruis in het audiopad te beperken. Om dit te doen, kunt u condensatoren van 10 µF en 0,1 µF parallel aan batterijen gebruiken. De batterijen kunnen ook gebruikt worden met een weerstand van 100 Ohm en een condensator van 100 µF 63V.

6.7 Effect van fantoomvoeding op een aangesloten dynamische microfoon

Het aansluiten van een dynamische microfoon met een tweedraads afgeschermde kabel op de ingang van een mengpaneel met ingeschakelde fantoomvoeding veroorzaakt geen fysieke schade. Er zouden dus geen problemen moeten zijn met de meest populaire microfoons (als ze correct zijn aangesloten). Moderne gebalanceerde dynamische microfoons zijn zo ontworpen dat hun bewegende delen niet gevoelig zijn voor het positieve potentieel van fantoomvoeding, en ze werken uitstekend.

Veel oudere dynamische microfoons hebben een middenaftakking die is geaard op het microfoonlichaam en de kabelafscherming. Hierdoor kan de fantoomvoeding kortsluiting naar aarde veroorzaken en de wikkeling doorbranden. U kunt eenvoudig controleren of dit waar is in uw microfoon. Met behulp van een ohmmeter wordt het contact tussen de signaalpinnen (2 en 3) en de aarde (pin 1, of het microfoonlichaam) gecontroleerd. Als het circuit niet open is, gebruik deze microfoon dan niet met fantoomvoeding.

Probeer niet een microfoon met een ongebalanceerde uitgang aan te sluiten op de ingang van een mengpaneel met fantoomvoeding. Dit kan schade aan de apparatuur veroorzaken.

6.8 Effect van fantoomvoeding op andere audioapparatuur

Fantoomvoeding bij 48V is een vrij hoge spanning vergeleken met waar conventionele audioapparatuur doorgaans mee werkt. U moet zeer voorzichtig zijn en geen fantoomvoeding inschakelen op ingangen die zijn aangesloten op apparatuur die niet voor dit doel is ontworpen. Anders kan de apparatuur beschadigd raken. Dit geldt vooral voor consumentenapparatuur die via een speciale adapter/converter op de afstandsbediening is aangesloten. Voor een veilige verbinding wordt er gebruik gemaakt van een transformatorisolatie tussen de signaalbron en de ingang van de afstandsbediening.

6.9 Professionele microfoons aansluiten op computers

Typische computeraudio-interfaces leveren slechts 5V-stroom. Vaak wordt deze kracht fantoomvoeding genoemd, maar het moet duidelijk zijn dat dit niets te maken heeft met professionele audioapparatuur. Professionele microfoons hebben doorgaans een voeding van 48 V nodig, en veel microfoons werken op 12 tot 15 volt, maar een geluidskaart voor consumenten kan zelfs dat niet leveren.

Afhankelijk van uw budget en technische kennis kunt u overstappen op het gebruik van consumentenmicrofoons of uw eigen externe fantoomvoeding maken. U kunt een externe spanningsbron gebruiken of de in de computer ingebouwde voeding. In de regel heeft elke computervoeding een +12V-uitgang, dus het enige wat overblijft is deze op de juiste manier aan te sluiten.

7. T-aansturing en A-B-aansturing

T-powering is de nieuwe naam voor wat voorheen A-B powering heette. T-powering (afkorting van Tonaderspeisung, ook vallend onder DIN45595) is ontwikkeld voor gebruik in draagbare apparaten en wordt nog steeds veel gebruikt in filmgeluidsapparatuur. T-powering wordt vooral gebruikt door geluidstechnici in vaste systemen waar lange microfoonkabels nodig zijn.

Bij T-powering wordt doorgaans 12 V aan het gebalanceerde paar geleverd via weerstanden van 180 ohm. Vanwege het potentiaalverschil op de microfooncapsule zal er, wanneer een dynamische microfoon wordt aangesloten, stroom door de spoel gaan stromen, wat het geluid negatief zal beïnvloeden en na enige tijd zal leiden tot schade aan de microfoon. Op dit circuit kunnen dus microfoons worden aangesloten die speciaal zijn ontworpen voor stroomvoorziening met behulp van T-powering-technologie. Dynamische microfoons en lintmicrofoons raken beschadigd wanneer ze worden aangesloten, en condensatormicrofoons zullen hoogstwaarschijnlijk niet goed werken.

Microfoons die gebruik maken van T-powering zijn ontworpen als een condensator en voorkomen daarom dat er gelijkstroom vloeit. Het voordeel van T-powering technologie is dat de afscherming van de microfoonkabel niet aan beide uiteinden aangesloten hoeft te worden. Deze functie vermijdt het verschijnen van een aardlus.

Het aansluitschema voor een microfoon die wordt gevoed met behulp van T-powering-technologie van een externe bron naar een mengpaneel met een gebalanceerde ingang wordt weergegeven in de onderstaande afbeelding (Afb. 23):

Afb. 23 - Extern voedingscircuit met T-voeding

Let op: het circuit is uitgevonden op basis van de kennis die is opgedaan bij het bestuderen van T-powering-technologie. DIT SCHEMA IS IN DE PRAKTIJK NIET GETEST.

8. Andere nuttige informatie

Microfoons met een gebalanceerde uitgang kunnen worden gebruikt wanneer ze zijn aangesloten op een ongebalanceerde ingang, waarbij de juiste bedrading moet worden aangebracht (dit is gebruikelijk). Microfoons met ongebalanceerde uitgang kunnen dus in de gebalanceerde ingang worden opgenomen, maar dit levert geen voordelen op. Een asymmetrisch signaal kan worden omgezet in een symmetrisch signaal met behulp van een speciaal apparaat: Di-Box.